Relatório : Resultados experimentais da válvula proporcional para controle de fluxo de ar em pulmões artificiais.
Introdução
O presente relatório apresenta resultados dos testes de ventilação, bem como os resultados obtidos utilizando a válvula proporcional para controle de fluxo, em 03 de abril de 2023. Os problemas enfrentados e soluções testadas são apresentados na seção seguinte.
Methodologia
A norma ABNT NBR ISO 80601-2-12-2014 especifica a confguração típica do ensaio da precisão das ventilações tipo volume e pressão controlada (VCV e PCV, respectivamente), segundo o esquemático abaixo.
Como atualmente não há mistura com gás rico em oxigênio, o sensor de oxigênio foi dispensado para os ensaios atuais.O esquemático da bancada experimental pode ser visto na figura abaixo:
Todos os ensaios levam em conta resistências, complacências, volumes (VCV) e pressões (PCV) especificados para cada modo de controle ventilatório, conforme as tabelas da norma.
O modelo de sistema respiratório utilizado foi o pulmão de teste de ventilação artificial QuickLung®, que posssui resistências de 5, 20, 50 cmH2O/L/s e complacências de 50, 20, 10 mL/cm H2O. Dessa forma, foi possível realizar os ensaios dos 8 primeiros itens das tabelas de PCV e VCV da norma.
Problemas atuais
- Oveshoot maior que 1% em VCV e maior que 2,5 hPa em PCV
- Ventilação PCV instável para resistencias altas e lenta para resistências baixas e o controle não converge em um sistema R5C20.
- Tempos inspiratórios e expiratórios desincronizados
- Volume corrente abaixo do volume alvo.
Solução testada
- Entrada do sinal em rampa.
Resultados
Tabela
Na tabela abaixo encontram-se os resultados dos ensaios realizados segundo a norma, com excessão dos valores de PEEP (pressão expiratória final positiva) que foi 0 cmH2O para todos:
resultados = 16×10 table
| | MODO | RC | ALVO | VolInsp_ml | FluxoPico_lpm | PPico_cmH2O | Tins_s | Texp_s | IE | RR_cpm |
|---|
| 1 | "PCV" | "R20C10" | "25 hPa" | '327' | '64' | '41,' | '0,79' | '2,20' | '2,76' | '19,9' |
|---|
| 2 | "PCV" | "R20C20" | "25 hPa" | '564' | '67' | '35,' | '0,89' | '2,11' | '2,37' | '19,9' |
|---|
| 3 | "PCV" | "R20C20" | "15 hPa" | '352' | '45' | '20,' | '0,88' | '2,12' | '2,39' | '19,9' |
|---|
| 4 | "PCV" | "R20C50" | "15 hPa" | '551' | '48' | '19,' | '0,92' | '2,09' | '2,27' | '19,9' |
|---|
| 5 | "PCV" | "R50C10" | "30 hPa" | '280' | '35' | '43,' | '0,89' | '2,11' | '2,37' | '19,9' |
|---|
| 6 | "PCV" | "R50C20" | "25 hPa" | '317' | '40' | '32,' | '0,91' | '2,08' | '2,27' | '19,9' |
|---|
| 7 | "PCV" | "R5C20" | "25 hPa" | '788' | '10' | '37,' | '0,87' | '2,13' | '2,45' | '19,9' |
|---|
| 8 | "PCV" | "R5C50" | "10 hPa" | '653' | '59' | '13,' | '0,91' | '2,08' | '2,27' | '19,9' |
|---|
| 9 | "VCV" | "R20C10" | "200 ml" | '151' | '11' | '16,' | '0,91' | '2,08' | '2,28' | '20,0' |
|---|
| 10 | "VCV" | "R20C20" | "300 ml" | '234' | '17' | '13,' | '0,92' | '2,08' | '2,26' | '19,9' |
|---|
| 11 | "VCV" | "R20C20" | "500 ml" | '408' | '29' | '22,' | '0,92' | '2,08' | '2,26' | '20,0' |
|---|
| 12 | "VCV" | "R20C50" | "500 ml" | '412' | '29' | '12,' | '0,93' | '2,07' | '2,23' | '19,9' |
|---|
| 13 | "VCV" | "R50C10" | "300 ml" | '248' | '18' | '34,' | '0,91' | '2,08' | '2,27' | '19,9' |
|---|
| 14 | "VCV" | "R50C20" | "300 ml" | '255' | '18' | '24,' | '0,92' | '2,08' | '2,26' | '19,9' |
|---|
| 15 | "VCV" | "R5C20" | "500 ml" | '419' | '30' | '20,' | '0,92' | '2,07' | '2,24' | '19,9' |
|---|
| 16 | "VCV" | "R5C50" | "500 ml" | '413' | '29' | '8,7' | '0,93' | '2,07' | '2,22' | '19,9' |
|---|
Onde,
- MODO - modo ventilatório.
- RC -Resistência e Complacência.
- ALVO - Valor alvo da variável controlada.
- VolInsp (ml) - Volume inspirado em mililitros.
- FluxoPico (lpm) - Pico de fluxo em litro por minuto
- PressãoPico (cmH2O) - Pico de pressão em cmH2O.
- Tins (s) - Tempo inspiratório real.
- Texp (s) - Tempo expiratório real.
- I:E - Razão dos tempos inspiratório e expiratório.
- RR (cpm) - Frequência respiratória em ciclos por minuto.
Curvas
Abaixo encontram-se trechos de curvas de fluxo, pressão de boca e pressão a montante (150 cmH2O), mostrando a resposta do controlador para os diferentes sistemas respiratórios. Os alvos (volume para VCV e pressão de boca para PCV) estão indicados nos títulos entre parênteses, sendo que cada ciclo tem em média 3 segundos com uma fase inspiratória de aproximadamente 1 segundo.
As curvas completas de todos os ensaios podem ser encontradas no Apêndice A.
Testes VCV
Testes PCV
Conclusão
Com o uso de uma rampa como entrada o sobressinal em VCV foi minimizado, porém o tempo de assentamento está mais próximo de 200 ms do que de 100 ms.
Com relação ao controle PCV com entrada em rampa, apesar de melhoras o sebressinal, a instabilidade se mantém para as resistências de 50 cmH2O/lps. Além disso, o controlador ainda não converge para um paciente R5C20.
Apêndice A (curvas completas)